FR2831473A1 - Piece metallique forgee, procede, outillage et presse de forgeage-poinconnage correspondants - Google Patents

Abstract

Cette pièce métallique (70) est obtenue par un procédé de forgeage-poinçonnage en une seule passe. Dans chaque section méridienne passant par l'axe (Z-Z) de la perforation, les fibres métalliques (79) forment des arceaux emboîtés les uns dans les autres et présentant, dans la région adjacente à la perforation (80), des brins (81) continus et orientés sensiblement parallèlement à l'axe (Z-Z) de la perforation.Application à la fabrication de clés plates ayant à au moins une extrémité un oeil ou une fourche (71).

Description

<Desc/Clms Page number 1>

La présente invention est relative au forgeage de pièces métalliques comportant une partie perforée.

L'invention s'applique en particulier au forgeage à chaud de pièces en acier, notamment de pièces de forme allongée et aplatie telles que des clés plates à fourche et/ou à oeil, mais également à la réalisation de pièces de formes différentes telles que des pignons, des bielles, etc.

Dans ce qui suit, l'invention sera décrite dans cette application du forgeage à chaud de pièces en acier. Toutefois, elle peut également s'étendre au forgeage d'autres métaux et, suivant la nature du métal, l'épaisseur de la pièce, la puissance de la presse de forgeage, la qualité de surface et les tolérances dimensionnelles requises, au forgeage à froid.

L'invention a pour but de fournir des pièces forgées et perforées ayant des propriétés mécaniques améliorées, de façon particulièrement économique et fiable.

A cet effet, l'invention a pour objet une pièce métallique forgée comportant une partie perforée, caractérisée en ce que, dans chaque section méridienne passant par l'axe de la perforation, les fibres métalliques forment des arceaux emboîtés les uns dans les autres et présentant, dans la région adjacente à la perforation, des brins continus et orientés sensiblement parallèlement à l'axe de la perforation.

La pièce peut notamment présenter une forme allongée et aplatie et constituer notamment une clé plate ayant à au moins une extrémité une fourche ou un oeil.

L'invention a également pour objet un procédé de forgeage-poinçonnage, à partir d'une préforme, d'une pièce métallique qui comporte une partie perforée, ce procédé permettant d'obtenir des pièces telles que définies ci-dessus.

Suivant ce procédé : (a) on dispose la préforme sur une matrice inférieure qui comporte une première ouverture dans son fond ; (b) on approche une matrice supérieure de la matrice inférieure jusqu'à définir une-cavité de moulage ayant la forme extérieure de la pièce, la matrice supérieure comportant une seconde ouverture en regard de la première ouverture ;

<Desc/Clms Page number 2>

(c) on approche un poinçon de la préforme à travers la seconde ouverture et, au plus tard au moment du contact du poinçon avec la préforme, on obture la première ouverture avec un contre-poinçon qui affleure sensiblement le fond de la matrice inférieure ; (d) en maintenant ladite obturation, on refoule la matière de la préforme en poursuivant la descente du poinçon, jusqu'à ce que cette matière emplisse totalement la cavité sous pression, en épousant la forme du poinçon ; et (e) lorsque l'étape (d) est terminée, le poinçon et le contre-poinçon étant séparés par un voile de métal, on déplace simultanément le poinçon et le contrepoinçon pour séparer le voile de la pièce.

Le procédé ainsi défini peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'étape (b) provoque le forgeage, la conformation et l'emprisonnement entre les deux matrices d'une partie de la pièce adjacente à la partie perforée ; - pendant les étapes (a) à (e), on sollicite en permanence le contrepoinçon vers le haut avec une force élastique suffisante pour équilibrer l'effort de refoulement de l'étape (d) ; - pendant les étapes (a) à (c), on sollicite en permanence la matrice inférieure vers le haut vers une position de butée haute dans laquelle le contrepoinçon se trouve en retrait au-dessous du fond de la matrice inférieure, cette dernière atteignant, à la fin de l'étape (c), une position de butée basse dans laquelle le contre-poinçon affleure sensiblement ledit fond ; - la matrice inférieure est en position fixe pendant les étapes (a) à (e), et le contre-poinçon affleure sensiblement le fond de cette matrice inférieure pendant les étapes (a) à (d) ; - la préforme est chauffée avant l'étape (a).

L'invention a encore pour objet un outillage de mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. Cet outillage comprend : - une matrice inférieure qui comporte une première ouverture dans son fond ; - une matrice supérieure qui comporte une seconde ouverture en regard de la première ouverture ;

<Desc/Clms Page number 3>

- un poinçon de forgeage-poinçonnage monté coulissant dans la seconde ouverture ; - un contre-poinçon monté coulissant dans la première ouverture ; - des moyens de commande du déplacement vers le bas du poinçon ; et - des moyens pour disposer la face supérieure du contre-poinçon sensiblement à l'affleurement du fond de la matrice inférieure pendant le forgeage-poinçonnage effectué par le poinçon, jusqu'à ce que la face inférieure de ce dernier se trouve à une distance prédéterminée de ladite face supérieure, puis pour permettre au contre-poinçon de suivre la poursuite du mouvement descendant du poinçon.

Suivant d'autres caractéristiques de l'outillage : - les deux matrices comprennent une région de forgeage et d'emprisonnement d'une partie de la pièce adjacente à la partie perforée, et au moins une région de réception avec jeu de la partie de la préforme destinée à constituer ladite partie perforée ; - les deux matrices forment ensemble un moule fermé, au moins dans la région de ladite partie perforée ; - les deux matrices forment ensemble un moule ouvert, au moins dans la région de ladite partie perforée ; - le poinçon est adapté pour être porté par un plateau de presse relié à la matrice supérieure par des ressorts, notamment des ressorts à gaz ; - l'outillage comprend des ressorts, notamment des ressorts à gaz, adaptés pour monter le contre-poinçon sur un bâti de presse ; - les ressorts du poinçon sont des ressorts à gaz commandés, tandis que les ressorts du contre-poinçon sont des ressorts permanents, et l'outillage comprend en outre des ressorts permanents adaptés pour monter la matrice inférieure sur le bâti ; - les ressorts du contre-poinçon sont des ressorts à gaz commandés, tandis que les ressorts du poinçon sont des ressorts permanents, et l'outillage comprend des moyens pour fixer rigidement la matrice inférieure sur le bâti.

L'invention a finalement pour autre objet une presse de forgeagepoinçonnage qui comprend au moins un outillage tel que défini ci-dessus, monté

<Desc/Clms Page number 4>

entre un bâti inférieur et un plateau supérieur mobile verticalement par rapport au bâti.

Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une presse de forgeage-poinçonnage à chaud en moule fermé suivant l'invention, destinée à fabriquer des pignons en acier, la presse étant représentée en position ouverte d'attente ; la Figure 2 représente en coupe axiale un ressort à gaz simple ; la Figure 3 représente en coupe axiale un ressort à gaz commandé, en position d'extension ; la Figure 4 représente de façon analogue le même ressort à gaz commandé, en position rétractée et verrouillée ; la Figure 5 représente de façon analogue le même ressort à gaz commandé, en position déverrouillée de début d'extension ; les Figures 6 à 14 sont des vues analogues à la Figure 1 illustrant les phases successives du procédé de forgeage-poinçonnage ; les Figures 15 à 22 sont des vues analogues aux Figures 6 à 14 qui illustrent les phases successives d'une variante du procédé de forgeagepoinçonnage ; les Figures 23 à 25 sont des vues analogues aux Figures 6 à 14 qui illustrent certaines phases de l'application du procédé de l'invention au forgeagepoinçonnage en moule ouvert ; la Figure 26 représente une clé plate destinée à être fabriquée au moyen du procédé de l'invention ; la Figure 27 représente une préforme pour cette fabrication ; la Figure 28 représente une série d'un autre genre de préformes pour cette fabrication ; les Figures 29 à 31 sont des vues très schématiques d'un autre outillage

de forgeage-poinçonnage, en coupe longitudinale, qui illustrent la fabrication de la clé plate ; la Figure 32 est une vue prise en coupe suivant la ligne M-M de la Figure 30 ou de la Figure 31 ; et

<Desc/Clms Page number 5>

la Figure 33 est une demi-vue en coupe, à plus grande échelle, de la tête à fourche de la clé plate obtenue, la coupe étant une coupe méridienne prise suivant la ligne N-N de la Figure 26.

La presse de forgeage-poinçonnage à chaud de la Figure 1 n'est représentée que par son plateau inférieur horizontal ou bâti 1, son plateau supérieur horizontal 2 mobile verticalement, et son outillage de forgeagepoinçonnage 3, disposé entre les deux plateaux.

La presse comprend toutefois l'ensemble des dispositifs d'actionnement, de régulation, de manutention, de sécurité, etc., habituels dans ces machines.

L'outillage 3 peut être adapté à une presse existante. Il comprend essentiellement : - un plateau porte-matrice inférieur 4, dans la face supérieure duquel est fixée une matrice inférieure 5 dont la cavité présente dans son fond un orifice central 6 d'axe vertical X-X ; - plusieurs ressorts à gaz simples 7, guidés dans des colonnes de guidage respectives 8 fixées au bâti 1, ces ressorts à gaz supportant le porte-matrice 4 ; - un contre-poinçon vertical 9 d'axe X-X, guidé pratiquement sans jeu dans l'orifice 6 et dans un orifice 10 de même section prévu dans le porte-matrice 4 ; - plusieurs ressorts à gaz simples 11 fixés au bâti 1 et supportant le contre-poinçon 9 par l'intermédiaire d'une plaque de contre-poinçon horizontale
12, laquelle est guidée par les colonnes 8 ; - un plateau porte-matrice supérieur 13, dans la face inférieure duquel est fixée une matrice supérieure 14 dont la cavité présente dans son fond un orifice central 15 d'axe X-X ; - plusieurs ressorts à gaz commandés 16 montés entre le porte-matrice 13 et le plateau supérieur 2 ; - un poinçon vertical 17 fixé au plateau 2 et guidé pratiquement sans jeu dans l'orifice 15 et dans un orifice 18 de même section prévu dans le porte- matrice 13.

Les orifices 6,10, 15 et 18, le contre-poinçon 9 et le poinçon 17 ont tous la même section, qui est celle, par exemple cannelée, de l'orifice central des pignons à fabriquer, et le même axe vertical X-X. La demi-cavité de moulage délimitée par chaque matrice 5,14 a une forme en cuvette à paroi tronconique et

<Desc/Clms Page number 6>

à fond plat, les orifices 6 et 15 étant ménagés au centre de ce fond plat. Une couronne annulaire 19 entoure ainsi chaque orifice 6,15.

La matrice 5,14 est du type moule fermé , c'est-à-dire qu'en position de fermeture, elle délimite une cavité fermée ayant la forme extérieure de la pièce à fabriquer.

Comme il est bien connu, un ressort à gaz simple tel que les ressorts à gaz 7 et 11 est un vérin tel que représenté schématiquement sur la Figure 2. Ce vérin comprend un corps extérieur cylindrique 20 dans lequel coulisse à joint étanche un piston 21 solidaire d'une tige de piston 22. Cette tige traverse à joint étanche un orifice 23 d'un fond 24 du corps 20. Le piston 21 est traversé par deux conduits 25 qui relient les deux chambres 26,27 délimitées de part et d'autre du piston. Chaque conduit 25 est équipé d'un clapet anti-retour 28, les deux clapets étant orientés en sens inverse l'un de l'autre.

Les deux chambres 26,27 sont emplies d'un gaz sous pression.

Lorsqu'on enfonce la tige 22 (flèche F), du gaz passe de la chambre 26 opposée à cette tige à l'autre chambre 27. La résistance au déplacement est préréglée par le diamètre du conduit 25 et la pression du gaz, et éventuellement par un ressort de sollicitation élastique du clapet 28 vers sa position de fermeture.

Lorsqu'on relâche la tige 22, la différence de section des deux faces du piston exposées au gaz provoque l'extension de la tige 22, du gaz passant alors de la chambre 27 à la chambre 26 par l'autre conduit 25.

Un ressort à gaz commandé 16, commercialisé par la société allemande FIBRO, est représenté sur la figure 3 en position d'extension. Il comprend un corps extérieur cylindrique 30 dans lequel coulisse à joint étanche un piston 31 solidaire d'une tige de piston 32. Celle-ci traverse à joint étanche un fond (le fond supérieur sur la Figure 3) du corps 30. Le piston comporte un orifice axial qui lui permet de coulisser à joint étanche sur un tube vertical 33 dont l'extrémité inférieure est fixée à un orifice central 34 du fond inférieur 35 du corps 30. Ce fond 35 est également traversé par un conduit 36. Un tiroir à deux positions 37, monté sous le fond 35, permet, dans une première position (Figures 3 et 4), d'obturer l'orifice 34 et le conduit 36 et, dans son autre position (Figure 5), de les mettre en communication.

<Desc/Clms Page number 7>

Le piston 31 est traversé par plusieurs conduits 38 dont chacun est équipé d'un clapet anti-retour 39. Tous ces clapets sont orientés vers le haut. De plus, la tige 32 comporte à sa base, c'est-à-dire en un emplacement adjacent à la face supérieure du piston 31, une série d'orifices radiaux 40 qui débouchent dans un conduit borgne central 41 de la tige 32. Le diamètre du conduit 41 est supérieur au diamètre extérieur du tube 33, ce qui permet à ce dernier de coulisser avec jeu dans le conduit 41.

Le corps 30 est empli d'un gaz sous pression.

A partir de la position d'extension de la Figure 3, le tiroir 37 étant dans sa première position, une force F dirigée vers le bas, exercée sur la tige 32, fait descendre l'ensemble tige 32-piston 31, du gaz passant simultanément de la chambre inférieure à la chambre supérieure du corps à travers les conduits 38.

Comme précédemment, la force de résistance élastique est déterminée par la pression du gaz et le dimensionnement des conduits 38, et éventuellement par des ressorts de sollicitation élastique des clapets 39.

Lorsque le piston a atteint sa position basse (Figure 4), il s'auto-verrouille.

En effet, le gaz ne peut repasser sous le piston ni à travers les conduits 38, ni à travers les orifices 40, le conduit 41 et le tube 33, du fait de l'obturation de l'orifice 34 et du conduit 36 par le tiroir 37.

Cet auto-verrouillage se produit en fait de la même manière dans toute position intermédiaire du piston lorsque la force F est relâchée.

Pour libérer le piston, il faut déplacer le tiroir dans sa seconde position (Figure 5). Le gaz peut alors retourner dans la chambre inférieure via les orifices

40, le conduit 41, le tube 33, l'orifice 34, le tiroir 27 et le conduit 36, et, comme la face inférieure du piston offre au gaz sous pression une section plus grande que sa face supérieure, la pression du gaz provoque une remontée du piston.

L'outillage 3 comporte encore un vérin pneumatique V d'axe X-X monté entre le bâti 1 et la plaque de contre-poinçon 12.

On décrira maintenant, en regard des Figures 6 à 14, la fabrication d'un pignon au moyen de la presse décrite ci-dessus.

Au départ (Figure 1), le plateau 2 est entièrement relevé. Les ressorts à gaz 8 et 11 sont en butée haute, et la tranche d'extrémité supérieure du contrepoinçon 9 se trouve dans l'orifice 6, nettement au-dessous du niveau de la

<Desc/Clms Page number 8>

couronne 1'9. Les ressorts à gaz 16, quant à eux, sont en position d'extension maximale, ce qui positionne la tranche d'extrémité inférieure du poinçon 17 dans l'orifice 15, légèrement au-dessus du fond de la cavité de la matrice 14.

Une préforme cylindrique 50 est posée sur la couronne 19, et la presse est mise en action en exerçant une force constante F1 sur le plateau 2. La descente de ce plateau provoque alors la succession d'opérations suivantes.

- Figure 6 : tous les ressorts à gaz restant en extension, la matrice 5,14 se ferme, délimitant la cavité de moulage entièrement fermée.

- Figure 7 : les ressorts à gaz 7 se rétractent, jusqu'à ce que le portematrice 4 atteigne une position de butée inférieure, définie par l'extrémité supérieure des colonnes 8. La tranche d'extrémité supérieure du contre-poinçon 9 affleure alors la couronne 19, en complétant ainsi le fond inférieur de la matrice 5.

- Figure 8 : les ressorts à gaz 16 se rétractent, de sorte que le poinçon 17 pénètre dans la cavité du moule puis dans la préforme 50 et refoule le métal dans la cavité. La force de résistance élastique de l'ensemble des ressorts à gaz 11 est choisie suffisante pour résister à l'effort ainsi exercé sur le contre-poinçon 9, de sorte que celui-ci ne bouge pas.

Lorsque la cavité de moulage est entièrement remplie de métal, il subsiste entre le poinçon et le contre-poinçon une mince tranche de métal ou toile 52.

Dans cette étape, le métal vient épouser la forme extérieure du poinçon, ce qui définit le profil de l'orifice central du pignon.

- Figure 9 : l'effort F1 provoque une élévation de la pression dans la cavité de moulage. Lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte, les ressorts à gaz 11 cèdent, et la toile 52, qui était adjacente au fond de la matrice inférieure, est détachée du reste de la pièce 53. Lorsque la toile se trouve entièrement dans l'orifice 6 de la matrice inférieure, la descente du plateau 2 est arrêtée. Les ressorts à gaz 16 s'auto-verrouillent, comme expliqué plus haut.

- Figure 10 : la force F1 est supprimée, ce qui permet aux ressorts à gaz 8 et 11 de revenir en position d'extension, en repoussant d'un seul bloc les portematrices 4 et 13, le contre-poinçon 9 et sa plaque 12, les ressorts à gaz 16, le poinçon 17 et le plateau 2.

<Desc/Clms Page number 9>

- Figure 11 : les ressorts 8 et 11 étant en position d'extension maximale, on déverrouille les ressorts à gaz 16. Ceci provoque la montée du plateau 2 et du poinçon 17, et donc le retour de celui-ci en position escamotée dans l'orifice 15 de la matrice supérieure.

- Figure 12 : au moyen d'un dispositif de soulèvement de la presse schématisé par des flèches F2, le plateau 2 est soulevé pour ouvrir le moule et revenir à sa position initiale de la Figure 1, laissant la pièce 53 posée sur la matrice inférieure.

- Figure 13 : la pièce 53 est retirée par tout moyen approprié, manuellement ou par un dispositif manipulateur.

- Figure 14 : le vérin V est mis en extension pour éjecter vers le haut la toile 52. Ensuite, le vérin V est rétracté pour reposer la plaque 12 sur les ressorts à gaz 11. Le cycle est terminé, et la presse est prête pour un nouveau cycle.

On a ainsi obtenu, en un seul mouvement d'aller-retour du plateau supérieur de la presse, une pièce sans bavure dont la perforation a le profil désiré. Comme on le verra plus loin en regard de la Figure 33, cette pièce possède en outre des propriétés mécaniques améliorées.

Les Figures 15 à 22 représentent de façon analogue une variante de l'outillage 3 qui diffère de la précédente par les points suivants : - les ressorts à gaz 7 et le vérin V sont supprimés, et le porte-matrice inférieur 4 est fixé, via les colonnes 8, au bâti 1 ; - les ressorts à gaz supérieurs 16A sont des ressorts à gaz simples ; et - les ressorts à gaz inférieurs 11 A sont des ressorts à gaz commandés.

Au départ (Figure 15), le moule étant ouvert, les ressorts à gaz 11A sont verrouillés dans une position partiellement rétractée qui positionne la tranche d'extrémité supérieure du contre-poinçon 9 à l'affleurement du fond de la matrice inférieure 5. La préforme 50 est posée sur ce fond.

On exerce alors la force F1 sur le plateau 2, ce qui provoque la succession d'opérations suivantes : - Figure 16 : le moule se ferme.

- Figure 17 : les ressorts à gaz 16A se rétractent, provoquant comme à la Figure 8 le forgeage-poinçonnage de la pièce dans la cavité de moulage, tandis que les ressorts à gaz 11A résistent à l'effort appliqué sur le contre-poinçon.

<Desc/Clms Page number 10>

- Figure 18 : lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte dans la cavité fermée de moulage, les ressorts à gaz 16A cèdent, ce qui détache la toile 52 du reste de la pièce 53.

- Figure 19 : les ressorts à gaz 11A étant verrouillés, la force F1 est relâchée, ce qui permet aux ressorts à gaz 16A de revenir en position d'extension, en maintenant le moule fermé et en ramenant le poinçon en position escamotée dans l'orifice 15 de la matrice supérieure.

- Figure 20 : les ressorts à gaz 16A sont en position d'extension maximale.

Le plateau 2 est soulevé, entraînant avec lui le porte-matrice supérieur 13 et le poinçon 17 et dégageant la pièce 53.

- Figure 21 : la pièce 53 est évacuée.

- Figure 22 : les ressorts à gaz 11A sont déverrouillés, de sorte qu'ils soulèvent le contre-poinçon 9 jusqu'à sa position initiale. La toile 52 apparaît ainsi dans la matrice inférieure et peut être évacuée.

Les Figures 23 à 25 illustrent l'application du procédé de l'invention à un forgeage-poinçonnage dit en moule ouvert , c'est-à-dire dans lequel les deux matrices ne viennent pas en contact mutuel sur la périphérie de la cavité de moulage, mais laissent au contraire, sur au moins une partie de la périphérie de celle-ci, un intervalle libre.

Dans cet exemple, la configuration de l'outillage est celle de la Figure 1, mais on comprend que celle de la Figure 15 convient également.

La Figure 23 illustre la position de départ, identique à celle de la Figure 1.

La Figure 24 correspond à la Figure 9, c'est-à-dire à la fin du forgeage- poinçonnage. Les étapes précédentes se déroulent comme décrit plus haut en regard des Figures 6 à 8, à ceci près que, pendant le poinçonnage, du métal s'échappe dans l'intervalle libre précité, référencé 60, qui subsiste lorsque les deux porte-matrice 4 et 13 viennent en contact mutuel.

Cependant, comme cet intervalle est de faible épaisseur, le métal s'y solidifie quasi-instantanément, ce qui permet au poinçon, en poursuivant sa descente, de développer la pression nécessaire dans la cavité de moulage.

La Figure 25 correspond à la Figure 12 et montre la pièce 53, munie d'une bavure périphérique 61, prête à être évacuée après l'ouverture du moule.

<Desc/Clms Page number 11>

Les Figures 29 à 32 illustrent très schématiquement l'application du procédé de l'invention à la fabrication d'une clé plate 70 représentée à la Figure 26.

Cette clé, de forme allongée et plate, comporte deux perforations, à savoir à une extrémité une fourche 71 et à son autre extrémité un oeil 72 à profil d'entraînement, par exemple à six ondulations. On a indiqué en 73 le manche de la clé, qui relie les deux têtes 71 et 72. Sur cette Figure 26, on a indiqué en grisé les régions des toiles 52 formées pendant le processus de forgeagepoinçonnage.

Sur les Figures 29 à 31, on n'a représenté que les deux matrices 5 et 14, les deux poinçons 17, destinés à façonner les deux têtes de la clé, les deux contre-poinçons 9, et un éjecteur intermédiaire supplémentaire 72, adapté pour agir sur le manche de la clé. Dans cet exemple, on travaille en moule fermé et suivant une configuration de l'outillage analogue à celle des Figures 15 à 22, c'est-à-dire avec les ressorts à gaz inférieurs du type commandé et les ressorts de gaz supérieurs du type simple. Toutefois, on comprendra que les autres variantes décrites plus haut peuvent également être utilisées ici.

La différence essentielle réside d'une part dans le forgeage-poinçonnage simultané des deux têtes 71 et 72 de l'outil, d'autre part dans le forgeage du manche 73 de la clé juste avant cette opération.

Plus particulièrement, on part d'une préforme 50 qui peut être un barreau de section ronde, avec deux extrémités de plus grand diamètre, obtenu par roulage d'une barre, comme représenté sur la Figure 27, ou bien d'un barreau en forme de S allongé, ou spalt , découpé dans une tôle épaisse 75.

Chaque matrice comporte une région centrale 76 adaptée pour conformer le manche 73, et, prolongeant cette région, deux cavités 77,78 qui définissent respectivement la forme extérieure de la fourche 71 et de l'oil 72. Chaque cavité est munie dans son fond d'une ouverture dont la forme correspond à celle de la région 52 à poinçonner.

En fonctionnement, la préforme 50, représentée par un simple rectangle allongé sur les Figures 29 à 31, est posée sur la région 76 de la matrice inférieure, avec les contre-poinçons 9 et l'éjecteur 72 affleurant la surface de la

<Desc/Clms Page number 12>

cavité, tandis que les deux poinçons 17 sont en léger retrait dans la matrice supérieure (Figure 29).

La descente de la matrice supérieure provoque tout d'abord, lors de la fermeture du moule, le forgeage du manche 73, en conférant pratiquement à celui-ci sa forme définitive (Figures 30 et 33) puis en le maintenant fermement sur toute sa longueur, jusqu'aux deux cavités de moulage.

Puis les deux poinçons 17 font saillie dans les cavités d'extrémité, et le forgeage-poinçonnage des deux têtes 71 et 72 se réalise simultanément comme décrit plus haut.

La Figure 33 représente, en coupe méridienne, la fourche 71. On constate que les fibres métalliques forment un ensemble d'arceaux 79 imbriqués les uns dans les autres, avec leur concavité dirigée vers le bas. Les sommets des arcs supérieurs se trouvent dans la région du bord supérieur de l'ouverture 80 de la fourche, ou même au-dessus de ce bord. Les brins 81 de ces arcs adjacents à l'ouverture 80 sont orientés sensiblement parallèlement à l'axe Z-Z de cette ouverture et sont serrés les uns contre les autres.

Cette configuration des fibres métalliques, qui se retrouve sensiblement dans chaque section méridienne, confère à l'outil 70 des propriétés de résistance mécanique améliorées par rapport aux outils forgés classiques, dont les ouvertures sont réalisées par brochage après le forgeage. En effet, dans ces outils classiques, les fibres métalliques s'étendent à près horizontalement et sont

sectionnées par le brochage, de sorte qu'elles débouchent dans l'ouverture de la tête de la clé.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Pièce métallique forgée comportant une partie perforée (71,72), caractérisée en ce que, dans chaque section méridienne passant par l'axe (Z-Z) de la perforation, les fibres métalliques (79) forment des arceaux emboîtés les uns dans les autres et présentant, dans la région adjacente à la perforation (80), des brins (81) continus et orientés sensiblement parallèlement à l'axe (Z-Z) de la perforation.

2. Pièce métallique forgée suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente une forme allongée et aplatie et constitue notamment une clé plate (70) ayant à au moins une extrémité une fourche (71) ou un oeil (72).

3. Procédé de forgeage-poinçonnage, à partir d'une préforme (50), d'une pièce métallique (53 ; 70) qui comporte une partie perforée (71,72), caractérisé en ce que : (a) on dispose la préforme (50) sur une matrice inférieure (5) qui comporte une première ouverture (6) dans son fond ; (b) on rapproche une matrice supérieure (14) de la matrice inférieure jusqu'à définir une cavité de moulage ayant la forme extérieure de la pièce, la matrice supérieure comportant une seconde ouverture (15) en regard de la première ouverture (6) ; (c) on approche un poinçon (17) de la préforme à travers la seconde ouverture (15) et, au plus tard au moment du contact du poinçon avec la préforme, on obture la première ouverture (6) avec un contre-poinçon (9) qui affleure sensiblement le fond de la matrice inférieure (5) ; (d) en maintenant ladite obturation, on refoule la matière de la préforme en poursuivant la descente du poinçon (17), jusqu'à ce que cette matière emplisse totalement la cavité de moulage sous pression, en épousant la forme du poinçon ; et (e) lorsque l'étape (d) est terminée, le poinçon et le contre-poinçon étant séparés par un voile de métal (52), on déplace simultanément le poinçon et le contre-poinçon pour séparer le voile (52) de la pièce (53 ; 70).

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape (b) provoque le forgeage, la conformation et l'emprisonnement entre les deux

<Desc/Clms Page number 14>

matrices (5, 14) d'une partie (73) de la pièce (70) adjacente à la partie perforée (71,72).

5. Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, pendant les étapes (a) à (e), on sollicite en permanence le contre-poinçon (9) vers le haut avec une force élastique suffisante pour équilibrer l'effort de refoulement de l'étape (d).

6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, pendant les étapes (a) à (c), on sollicite en permanence la matrice inférieure (5) vers le haut, vers une position de butée haute dans laquelle le contre-poinçon (9) se trouve en retrait au-dessous du fond de la matrice inférieure, cette dernière atteignant, à la fin de l'étape (c), une position de butée basse dans laquelle le contre-poinçon affleure sensiblement ledit fond.

7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice inférieure (5) est en position fixe pendant les étapes (a) à (e), et en ce que le contre-poinçon (9) affleure sensiblement le fond de cette matrice inférieure pendant les étapes (a) à (d).

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la préforme (50) est chauffée avant l'étape (a).

9. Outillage de forgeage-poinçonnage, à partir d'une préforme (50), d'une pièce métallique (53 ; 70) qui comporte une partie perforée (71,72), caractérisé en ce qu'il comprend : - une matrice inférieure (5) qui comporte une première ouverture (6) dans son fond ; - une matrice supérieure (14) qui comporte une seconde ouverture (15) en regard de la première ouverture ; - un poinçon de forgeage-poinçonnage (17) monté coulissant dans la seconde ouverture ; - un contre-poinçon (9) monté coulissant dans la première ouverture ; - des moyens de commande du déplacement vers le bas du poinçon ; et - des moyens pour disposer la face supérieure du contre-poinçon (9) sensiblement à l'affleurement du fond de la matrice inférieure (5) pendant le forgeage-poinçonnage effectué par le poinçon (17), jusqu'à ce que la face inférieure de ce dernier se trouve à une distance prédéterminée de ladite face

<Desc/Clms Page number 15>

supérieure, puis pour permettre au contre-poinçon (9) de suivre la poursuite du mouvement descendant du poinçon.

10. Outillage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les deux matrices (5, 14) comprennent une région (76) de forgeage et d'emprisonnement d'une partie (73) de la pièce (70) adjacente à la partie perforée (71, 72), et au moins une région (77, 78) de réception avec jeu de la partie de la préforme destinée à constituer ladite partie perforée.

11. Outillage suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les deux matrices (5, 14) forment ensemble un moule fermé, au moins dans la région de ladite partie perforée (71, 72).

12. Outillage suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les deux matrices (5, 14) forment ensemble un moule ouvert, au moins dans la région de ladite partie perforée (71, 72).

13. Outillage suivant l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le poinçon (17) est adapté pour être porté par un plateau de presse (2) relié à la matrice supérieure (14) par des ressorts, notamment des ressorts à gaz (16).

14. Outillage suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des ressorts, notamment des ressorts à gaz (11), adaptés pour monter le contre-poinçon (9) sur un bâti de presse (1).

15. Outillage suivant les revendications 13 et 14 prises ensemble, caractérisé en ce que les ressorts (16) du poinçon (17) sont des ressorts à gaz commandés, tandis que les ressorts (11) du contre-poinçon (9) sont des ressorts permanents, et en ce que l'outillage comprend en outre des ressorts permanents (7) adaptés pour monter la matrice inférieure (5) sur le bâti (1).

16. Outillage suivant les revendications 13 et 14 prises ensemble, caractérisé en ce que les ressorts (11 A) du contre-poinçon (9) sont des ressorts à gaz commandés, tandis que les ressorts (16A) du poinçon (17) sont des ressorts permanents, et en ce que l'outillage comprend des moyens pour fixer rigidement la matrice inférieure (5) sur le bâti (1).

17. Presse de forgeage-poinçonnage, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un outillage (3) suivant l'une quelconque des revendications 9 à 16,

<Desc/Clms Page number 16>

monté entre un bâti inférieur (1) et un plateau supérieur (2) mobile verticalement par rapport au bâti.